Prothèses auditives et déficiences auditives d`origine

Prothèses auditives et déficiences auditives d’origine
cochléaire. Etude expérimentale de la réduction du
rapport signal/bruit sur deux prothèses multicanaux.
Intérêt prothétique
M. Guibert-Blanchard, P. Azema, M. Vie, P. Aussel, Ch. Gelis
To cite this version:
M. Guibert-Blanchard, P. Azema, M. Vie, P. Aussel, Ch. Gelis. Prothèses auditives et
déficiences auditives d’origine cochléaire. Etude expérimentale de la réduction du rapport
signal/bruit sur deux prothèses multicanaux. Intérêt prothétique. Journal de Physique IV
Colloque, 1994, 04 (C5), pp.C5-433-C5-436. <10.1051/jp4:1994591>. <jpa-00253086>
HAL Id: jpa-00253086
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00253086
Submitted on 1 Jan 1994
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d’enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.
JOURNAL DE PHYSIQUE IV
Colloque C5,supplément au Journal de Physique III, Volume 4, mai 1994
Prothèses auditives et déficiences auditives d'origine cochléaire. Etude
expérimentale de la réduction du rapport signallbruit sur deux
prothèses multicanaux. Intérêt prothétique
M.S. GUIBERT-BLANCHARD, P. AZEMA, M.T. VIE, P. AUSSEL e t Ch. GELIS
Centre de Recherches, dYEtudeset de Formation en Audioprothèse, Faculté de Pharmacie, 15 avenue
Charles Flahault, 34060 Montpellier c e d a 1, France
résumé :The multi-channel hearing aids are very interesting for cochlear deafness because they
modify the signailnoise ratio. With a composite signal, the autors measure the SIN ratio in different
acoustic conditions. They test two two-channels hearing aids : Multifocus by Oticon and Triton
2004 by Siemens. The measurements show the efficiency of the aids and that the setting must be
suitable for the different acoustic states.
La plupart des déficients auditifs appareillés par une prothèse conventionnelle, ont des surdités
d'origine cochléaire avec, assez souvent, des altérations concomittantes du système d e transmission de
l'oreille moyenne et/ou du système auditif central. D'où les altérations psychoacoustiques suivantes :
- élévation du seuil de l'audition et diminution de la sonie provenant d'un dysfonctionnement de
l'oreille moyenne ou d'altérations cochléaires.
- diminution de la dynamique du système auditif provenant d'altérations cochléaires ou
rétrocochléaires,
- diminution de la sélectivité fréquentielle due à des altérations des cellules ciliées externes,
- troubles de l'intégration par altérations rétrocochléaires (1).
La prothèse auditive agit sur le stimulus et non sur le récepteur auditif ; son action consiste
uniquement à donner au message sonore et plus particulièrement au signal de parole, une configuration
dépendant de l'environnement sonore et adaptée aux capacités perceptives du malentendant, de telle sorte
que soit restaurée la communication (2,3,4).
Depuis leur apparition, les prothèses auditives amplificatrices ont fait preuve de leurs aptitudes à
pallier certaines altérations de la fonction auditive ;c'est ainsi que la diminution de la sonie est compensée
par l'effet de circuits amplificateurs correcteurs, et que l'altération de la dynamique du système auditif est
corrigée par des circuits électroniques de compression.
Mais l'amplification ne peut pallier la diminution de sélectivité fréquentielle ; cette altération révélée
par la difficulté à comprendre la parole dans le bruit, est depuis toujours la pierre d'achoppement de la
prothèse acoustique. Un progrès notable est dû à l'apparition de prothèses multicanaux :elles agissent sur le
rapport signallbruit (SIB). Le procédé est basé sur l'hypothèse que le bruit est plus grave que le signal et
consiste à effectuer une compression de la dynamique, commandée par le signal d'entrée, uniquement sur le
canal basses fréquences. Les canaux "médiums" ou "aigus" ne sont pas touchés par cette compression et
leur réglage s'effectue de façon conventionneHe. Convenablement réglées et adaptées à l'environnement
sonore, ces prothèses produisent un signal de sortie dont le rapport SIB est plus élevé que celui du signal
d'entrée. Lorsque le SIB est favorable, les capacités de sélectivité fréquentielle de l'oreille n'ont pas à
s'exercer, et le malentendant est susceptible de comprendre la parole dans un environnement bmyant.
1. PROTOCOLE EXPERIMENTAL
L'objectif de cette étude est double :d'une part, vérifier le fonctionnement des prothèses multicanacx
dans des conditions variables de rapport signallbruit, d'autre part, chercher à faciliter l'adaptation
prothétique de ces appareils en analysant leur mode de fonctionnement et les limites de leur utilisation.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jp4:1994591
JOURNAL DE PHYSIQUE IV
CS-434
Nous avons testé l'efficacité à améliorer le rapport signallbruit de deux prothèses à deux canaux
présentes sur le marché français : MULTIFOCUS d'Oticon et TRITON 2004 de Siemens.
L'expérimentation consiste à mesurer le rapport SIB en entrée et en sortie de prothèse dans
différentes conditions acoustiques et pour diverses configurations de réglage de la prothèse. Le signal bruité
est simulé par un son composite formé d'un son pur 2500 Hz représentant le signal et d'un son pur de 300
Hz représentant le bruit ; diverses conditions de rapport SIB sont créées en agissant sur les amplitudes
respectives des deux composantes.
Les mesures sont réalisées avec un appareillage décrit dans de précédentes publications (5,6);les
conditions expérimentales et les protocoles sont calqués sur les spécifications de la norme NF C 97-610.
2. PROTHESE MULTIFOCUS
2.1. Principe général de fonctionnement : MULTIFOCUS est une prothèse à deux canaux, dont
l'originalité se situe dans une conception assez "dirigiste" du protocole d'adaptation :
- la fréquence de transition des canaux est fixée à 1600Hz,
- le réglage du canal 1 qui traite les graves donc le "bruit", s'effectue par un unique commutateur
agissant simultanément sur le niveau de déclenchement et le taux de compression de dynamique.
- il n'existe pas de potentiomètre à la disposition du malentendant ; le gain sur le canal 2 traitant les
fréquences aigues donc le "signal" est réglé par l'audioprothésiste.
Le fonctionnement du système a été expliqué dans un précédent travail (7) et un schéma explicatif se
trouve dans les documentations techniques Oticon (8).
2.2. Mesure du rapport SIB : Diverses situations acoustiqiies ont été simulées et explorées. Certains
résultats ont déjà été publiés dans un précédent travail (7) et nous nous limiterons aux résultats concernant le
rapport SIB, résultats dont l'intérêt prothétique est évident.
Les résultats les plus représentatifs du fonctionnement de MultiFocus se trouvent dans les figures 1
et 2.La figure 1 met en évidence le fonctionnement de MULTIFOCUS dans des conditions acoustiques très
diverses (SIB variant de -20 à +10 dB), sans trop se soucier des conditions réelles d'application. Chacune
des courbes correspondant à une valeur particulière du SIB à l'entrée de la prothèse, représente I'évolution
du S/B à la sortie de la prothèse en fonction du niveau de bruit. On constate que quand le S/B à l'entrée est
négatif ( -20 et -10 dB pour les courbes 1 et 2), la prothèse améliore le rapport SIB dès que le niveau de
bruit est supérieur à la valeur de déclenchement de la compression (ici 65dB). Notons que la courbe (S/B=20) est représentative de conditions acoustiques où, pour une oreille normale, la compréhension de la parole
est quasi impossible ; la conversation deviendrait possible avec une prothèse puisque le SIB du signal de
sortie est proche de O dB.
La figure 2 est plus intéressante pour les applications prothétiques car ces résultats correspondent à
des situations acoustiques réalistes. Le niveau du signal est fixé à 70 dB (niveau sonore d'un locuteur en
milieu moyennement bruyant) ; le niveau de bruit varie et donc modifie le rapport SIB à l'entrée de la
prothèse. Les courbes de la figure 2 sont représentatives de ces variations en entrée et en sortie de prothèse
pour différents niveaux de bruit. Dans ces conditions proches de la réalité, le rapport SIB est amélioré par la
prothèse dès que le niveau de bruit dépasse 60 dB. Cette observation est très interessante d'un point de vue
prothétique car une prothèse qui améliore le rapport SIB permet de compenser, au moins partiellement, la
diminution de sélectivité fréquentielle des surdités d'origine cochléaire.
20 -
-
30
"./84"8
Rapport Sign;illl3riiil (dB)
Rapport SignallBruit(dB)
..O--+
s,n=io
O-
.%:-
a'
O...
.....
20 -
..:,o..
SIH I:J~~IEÇ
10-
A---
0
-
,-A'.
,&-"
0-
SIB=O
.a
B'
&.-A'
-10-
SIR=-IO
-10-
s'
WB=-20
0
B-4-
~
-20 -
'
Niveaii dii signal:70 dB
Niveau dn B n i t (dB)
-20
1
4
0
5
1
0
6
0
I
I
70
80
Figure1
Nivcau du Bnit (dB)
-30
90
40
1
1
I
1
1
50
60
70
80
90
Figure2
100
3. PROTHESE TRITON
3.1. Principe général de fonctionnement : L
a prothèse TRITON 2004 de Siemens est également une
prothèse à deux canaux, à réglages programmables, multiprogramme (2),:
- la fréquence de transition des canaux est ajustable entre 300 et 1000 Hz,
- sur le canal des graves, il est possible d'ajuster le gain, et le niveau de déclenchement de la
compression de dynamique.
11 existe donc un grand nombre de variables et une étude systématique de cette prothèse sera
prochainement publiée. Dans cet exposé nous nous sommes limités aux objectifs précédemment indiqués en
ce qui concerne le rapport S/B.
3.2. Mesure du rapport S/B : Le protocole expérimental est proche de celui qui a été utilisé avec la
prothèse Multifocus en situation acoustique réaliste : signal de niveau 70 dB et niveau de bruit variable.
Mais nous avons ici pu faire varier séparément le niveau de déclenchement de la compression et la fréquence
de transition des canaux. Comme pour la figure 2, les courbes figurant sur les 4 graphiques de la figure 3
sont représentatives des variations du SB en entrée et en sortie de prothèse pour différents niveaux de bruit;
chaque courbe représente une fréquence de transition Ft variant de 400 à 1000 Hz ; chacun des graphiques
A, B, C, et D correspond à ilne valeur différente du niveau de déclenchement de la compression.
-
30
20
-
20 -
10
-
10 -
O
-
0
30
Rdpl>»r' SigndlII3ruit (dB)
-10-20
-
-10-
ASP=55
-
-20
ASP=65
-
Niveau du Rmit (dB)
-30
I
40
I
I
I
I
60
70
80
90
Niveau du Bruit (dB)
A
B
-30
100
30
4)
c
Rapport SignaliRriiit (dB)
Il
20
-
10
-
10
-
O-
0
-
-10
-
-20
-
-
I
I
I
50
60
70
80
(90
ASP=75
Niveau du Brut (d13)
-30
40
i
50
I
I
I
1
60
70
80
90
Nilalu du Bruit (dR)
-30
100
100
M.ippori Signnlil3rui1 (dl3)
-
-20
l
30
20
-10-
I
U)
I
I
1
I
I
1
50
60
70
80
(X)
100
C5-436
JOURNAL DE PHYSIQUE IV
- Lorsqiie la fréquence de transition est proche de la fréquence du bruit, la prothèse fonctionne
comme un monocanal ;ce résultat attendu montre l'importance du choix de la fréquence de transition.
- Lorsque le seuil de déclenchement de la compression est élevé (graphique D), le choix de la
fréquence de transition n'a pas d'importance ; la prothèse se comporte comme un monocanal ; la
compression a alors un effet de protection contre les sons de niveau élevé mais n'a aucune influence sur le
rapport SIB.
- Lorsque le seuil de déclenchement est bien adapté à I'environnement sonore (graphiques B et C)
on retrouve une action sur le SIB comparable à celle dii Miiltifociis .
4. CONCLUSIONS
Cette étude a confirmé l'intérêt que présentent les prothèses multicanaux lorsqu'il est nécessaire
d'améliorer le rapport signallbruit d'un environnement sonore bruyant. Tous les contrôles que nous avons
effectués ont montré que le fonctionnement des appareils est conforme aux spécifications des constnicteurs.
D'un point de vue prothétique, les difficultés d'utilisation des appareils multicanaux résident dans le
réglage de ces prothèses ;en effet il est nécessaire de considérer le dualisme de l'adaptation prothétique :
- la configuration de réglage de la prothèse doit procurer un signal adapté aux capacités perceptives
du malentendant ; le praticien possède en principe toutes les données ct le savoir-faire pour maîtriser et
accomplir cette tâche,
- les réglages doivent être adaptés à I'environnement acoiistique dii malentendant, environnement
que le praticien ne peut qu'assez confusément appréhender ;cet environnement se caractérise surtout par sa
variabilité, et il est nécessaire que la configuration de l'appareil puisse être modifiée en fonction du niveau et
de la fréquence du bruit perturbant.
Les concepteiirs de Multifocus et de Triton ont apporté des soliitions différentes à ce délicat
problème.
OTICON avec Multifocus a choisi une procédure d'aiitoadaptation de l'appareil au niveau - mais pas
à la fréquence - du bruit perturbant ; cette solution est confortable DoUr le malentendant, mais aussi pour le
praticien car elle facilite la procédure d'adaptation.
SIEMENS avec Triton a joué sur l'indépendance des réglages en adoptant - ce qui nous paraît
indispensable pour prendre en compte la diversité des situations acoustiques - la possibilité de disposer de 4
configurations de réglages prédéterminées par le praticien ; cette conception d'appareil compliqiie la tâche du
malentendant qui doit jouer avec les 4 programmes mais aussi du praticien qui doit très bien connaître les
possibilités de l'appareil.
Nous remercions k s Sociétés OTICON et SIEMENS d'avoir illis ce inatbiel prothétique à notre
disposition.
BIBLIOGRAPHIE
11 ] Harrison V. H. The biology of hearing and deafness (C. Thomas, USA, !988)
(23 Gélis Ch. Rases techniques et principes d'application de la prothèse auditive (Sauramps Médical,
Montpellier, 1993)
[3] Frachet B, Collectif d'auteurs. La communication : modalités, teclinologies et symboles (Amette,Paris
1991)
141Collectif d'auteurs. Données actuelles sur la physiologie et la pathologie de l'oreille inteme (Amette,
Paris, 1990)
151 Vié Marie-Thérèse. Contribution à l'étude de la transmission de la parole par les prothèses auditives.
(Thèse d'Etat es Sciences Pharmaceutiques, Montpellier, 1988)
161 Guibert-Blanchard Marie-Sophie. Transmission des indices acoustiques de la parole par la prothèse
auditive: approche d'une méthode d'essais techniques.(Thèse de l'université de Montpellier, 1992)
[73 Gélis Ch., Vié M.T., Blanchard-Guibert M.S., Aussel P., Azéma P., Cahiers de l'Audition 6 , 2 (1993)
24-27
183 Documentation technique Multifocus OTICON
[9] Documentation technique SIEMENS